Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_11674
.pdf
охватывать среднюю зону действия. В то же время угол должен быть достаточно малым, чтобы обеспечить
существенное улучшение в различении нежелательных звуков. Еще одним требованием является
направленная характеристика, не зависящая от частоты. Система, не обладающая такой характеристикой,
будет обеспечивать частотную дискриминацию. Из-за широкого частотного диапазона слышимого спектра
использование направленных систем, зависящих от помех, становится чрезвычайно громоздким и сложным,
если предпринимается попытка получить равномерные направленные характеристики.
Так называемый ленточный микрофон, то есть микрофон, в котором подвижным элементом является легкая
лента, представляет собой простую систему направленного приема, в которой характеристики
направленности не зависят от частоты. Ленточный микрофон действует как акустический дублет, что
означает, что отклик является функцией косинуса угла между нормалью к ленте и направлением
распространения падающего звука. Ленточный микрофон является микрофоном градиента давления, и его
отклик соответствует компоненте скорости звуковой волны. Комбинация этого типа микрофона с микрофоном,
отклик которого соответствует компоненте давления звуковой волны, приводит к однонаправленному
микрофону, описанному ниже в связи с рисунками 1–5.
Микрополостной градиентный датчик Dressure хорошо известен и представляет собой легкую гофрированную
металлическую ленту, подвешенную в магнитном поле и свободно подверженную колебаниям с обеих сторон.
Колебания ленты, вызванные приложенной звуковой волной, приводят к индукции ЭДС, соответствующей
колебаниям падающей звуковой волны.
Передняя и задняя стороны ленты разделены акустическим путем. Пусть AX — длина этого пути. Когда эта
система помещается в плоское звуковое поле, возникает разница давлений между двумя сторонами ленты
из-за разницы фаз между ними.
Именно эта разница давлений, обусловленная разницей фаз, приводит в действие ленту в ленточном
микрофоне.
В этом анализе мы будем предполагать плоское звуковое поле. Пусть давление на передней части ленты
будет (1) p = KC - 'p A sin K act AX - .v Kere K = A = длина волны, AX = акустический путь между двумя
сторонами ленты, c = скорость распространения, A = амплитуда O и (p = потенциальная скорость.
Давление на задней стороне ленты равно (2) P = Kep A sin K lct + A 3 Результирующее давление на ленте
будет разностью давлений между двумя сторонами и определяется выражением (L) ai = 2 Kcp A cos (Kct) sin
L-2 j Скорость ленты определяется формулой (4) X 4 APS.
( 1)X=i XUG +ZAG, где APSG = общая разница давлений, действующих на ленту; XRG = реактивное
сопротивление, обусловленное массой ленты; AG = импеданс, обусловленный воздушной нагрузкой на ленту;
SG = площадь ленты.
ZAG = RAG + i X A Лента отстоит на несколько мил от полюсных наконечников магнитной структуры.
Это отверстие создает механическое сопротивление 45 Ом. В общем случае сопротивление, обусловленное
расстоянием между элементами, велико по сравнению с массовым реактивным сопротивлением ленты и им
можно пренебречь. Реактивное сопротивление XRG, обусловленное массой ленты, и составляющие S0
воздушной нагрузки Z показаны на рисунке 6.
Генерируемая ЭМГ, создаваемая движением ленты, определяется формулой Bl Ap SG (,5) E=BIGX= BX+ SG i
XUG + X 4 G N-здесь B=дефицит потока.
IG = длина Ih ленты.
Сауареа ленты.
На рисунке S показано значение ЭДС, генерируемое лентой и вычисленное по уравнению, что
свидетельствует о соответствии экспериментальных результатов теоретически предсказанному отклику.
Вышеизложенные соображения касались направления распространения, перпендикулярного плоскости
ленты. Когда нормаль к поверхности микрофона наклонена на угол θ к линии распространения, акустический
путь от передней до задней части ленты умножается на коэффициент cos θ. Когда θ равно 90°, разница
давлений между двумя сторонами равна нулю, и лента остается неподвижной. Наблюдаемые направленные
характеристики этого микрофона показаны на рисунке 8.
Скорость ленты из уравнения (4) можно записать.
1
Kect sin qr+sin r Kct+ 2) cos i KAX o V/'AG + (XRG +_ XAG)2 sin t-,-j cos O где ' =tan-1 Xl G+Xa RAG 0-угол между
направлением распространения и нормалью к плоскости ленты.
Фазовый угол между давлением при X = 0 и уравнением (6) выше показан на рисунке 6.
Реакция ленточного микрофона с градиентом давления 85, описанного выше, является мерой компоненты
скорости звуковой волны. С помощью соответствующей модификации (6) X = 28 Icp A 405,497 405,49 's этот
прибор может быть адаптирован для реагирования на компоненту давления в звуковой волне. Один из
способов, которым это может быть достигнуто, будет описан.
В этой механической системе скорость определяется формулой 7) S = F PSI.
x 714 F -Z, где X = скорость, P = звуковое давление, t Sp = площадь ленты, Zp = полное механическое
сопротивление.
Генерируемая ЭМФ, создаваемая движением ленты, определяется формулой (8) E=Blp X j 5, где B=плотность
потока p=pдлина ленты.
Если импеданс X является действительным числом и не зависит от частоты, то индуцированная ЭДС также не
будет зависеть от частоты.
Для адаптации ленточного микрофона к работе под давлением задняя сторона ленты заключена в
механическое сопротивление, которое велико по сравнению с реактивными компонентами. Импеданс всей
механической системы определяется формулой (9) = i XRP + RAP +i-XAI'+ L, где XRp = массовое реактивное
сопротивление ленты, l IA Pli-N, p = воздушная нагрузка на открытой стороне ленты, RL = сопротивление,
находящееся на задней стороне ленты. Как и в случае с микрофоном, работающим под градиентом давления,
импедансом, обусловленным пространством между лентой и полюсными наконечниками, можно пренебречь.
Уравнение (9) показывает, что для поддержания постоянной скорости в этой системе импеданс должен быть
большим по сравнению с RAP+i(XA Xlrp). Этого можно достичь путем правильного выбора сопротивления RI.
Значения Xrp, X Ap, RAP и RL для конкретного микрофона показаны на рисунке 9. Как будет видно,
резистивная составляющая велика по сравнению с реактивной составляющей. Фазовый угол между
скоростью ленты и давлением показан на рисунке 9. ЭДС, генерируемая лентой, вычисленная по уравнению
(8), показана на рисунке 10. Как будет видно, экспериментальные результаты согласуются с теоретически
предсказанным откликом.
Настоящий прибор для измерения давления не должен проявлять избирательность ни в одном направлении.
Для достижения этой цели в любом микрофоне, работающем под давлением, размеры его компонентов
должны быть малыми по сравнению с длиной волны звуковой волны. В ленточном микрофоне этого можно
добиться, сделав полевую структуру открытой или «хорошо вентилируемой». Направленные характеристики
этого микрофона показаны на рисунке 11.
Эти результаты показывают, что отклик не зависит от направления до 3000 65 циклов. Выше этой частоты
давление на поверхности ленты больше, чем в свободном пространстве при O = O. Это приводит к
неболькому увеличению отклика выше этой частоты, и, как следствие, наблюдается отклонение от
равномерного отклика во всех направлениях выше 3000 циклов.
В предыдущем обсуждении мы рассмотрели два типа ленточных микрофонов, а именно микрофон, в котором
отклик является мерой компоненты скорости звуковой волны, и микрофон, в котором отклик является мерой
давления в звуковой волне.
При правильном сочетании микрофона с датчиком давления 80 и микрофона с градиентом скорости или
давления создается однонаправленный микрофон. Такое сочетание показано на рисунках 1–5.
Данная комбинация включает гофрированную ленту 10, расположенную между полюсными наконечниками 11
и 12 магнита 13, снабженного катушкой возбуждения 14. Лента 10 поддерживается в магнитном поле,
создаваемом между полюсными наконечниками 11 и 12, при этом элемент 15 прикреплен к ее верхнему концу,
а элемент 16 — к ее нижнему концу. Ток, генерируемый микрофоном, передается через клеммы (не
показаны), подключенные к его противоположным концам. Следует отметить, что полюсные наконечники 11 и
12 снабжены вентиляционными отверстиями 17 и 19, а на ее нижнем конце предусмотрена труба или канал 19
с расширенным отверстием, которая установлена на задней части устройства и закрывает верхнюю часть
ленты 10.
При такой конструкции нижняя часть ленты реагирует на составляющую скорости или градиента давления
звуковой волны 105, а верхняя часть ленты реагирует на составляющую давления звуковой волны.
Теоретически труба 19, из-за своей неопределенной длины, должна представлять собой акустическое
сопротивление. Это, конечно, невозможно 110. Практически тот же результат достигается с помощью трубы,
заполненной рыхло упакованным войлоком для предотвращения отражений от ее открытого конца. Таким
образом, при длине трубы около трех футов достигается требуемое акустическое сопротивление 115
соответствующего размера.
Как показано на рисунке 5, отдельная лента микрофона, измеряющего давление и скорость или градиент
давления, может быть соединена последовательно с входным трансформатором 120 20 усилителя 21.
При последовательном соединении лент в двух микрофонах суммарная энергетическая характеристика
однонаправленного ЭМП определяется тем, что однонаправленный микрофон для звука, исходящего из
случайных направлений, составляет одну треть от характеристики ненаправленного микрофона. Для (10)F
_BP +S,Bp O APS" для той же допустимой реверберации однонаправленный микрофон может использоваться
на 1 7. Как видно из рисунка 6, расстояние ненаправленного микрофона с градиентом давления практически
совпадает по фазе. Большой телесный угол, в пределах которого этот микрофон принимает звук без
заметного затухания, указывает на то, что практически любое действие может быть охвачено звуком в
одиночном микрофоне. Следовательно, если датчик 1 Обращаясь к рисунку 1, можно увидеть, что для углов
более 90° результирующая характеристическая характеристика относительно мала. В общем, это будет
кардиоида вращения, и нежелательные звуки, такие как шум камеры, будут попадать в эту область. Поэтому
70° 1° в лентах. Это наглядно показано на рисунке 12. Наблюдаемые направленные характеристики, очень
полезные для преодоления нежелательных звуков в звукозаписи или записи кинофильмов, показаны на
рисунке 13. Видно, что эти направленные характеристики практически идентичны. Звуки возникают спереди, а
нежелательные — сзади. Частота вращения ленты в телефоне.
Микрофон с градиентом давления имеет небольшую амплитуду, особенно определенную и находящуюся в
противофазе с этим давлением. Образец (установлена природа нашего изобретения 80) верен для
микрофона давления. Что касается того, каким образом это происходит, мы ожидали бы некоторого
отклонения от заданного значения, но мы заявляем, что кардиоида вращения на более высоких частотах
является частотной характеристикой. Это показано на рисунке 13, где одна часть ленты расположена таким
образом, чтобы реагировать на скорость или давление. Частотная характеристика катушки для O=O показана
на рисунке 14. Градиент звуковой волны и другая часть расположены таким образом, чтобы реагировать на
давление. Эффективность отклика устройства направленного микрофона при приеме звука указанной волны.
Теперь будет получено 2. Микрофон, содержащий средства для g 90, создающие магнитный проводник,
установленный в указанном поле и исходящий в направлении O, EJ=Eo, воздействующий на падающие
звуковые волны, и средства (1 + cos 0) arang(l) для воспроизведения только части указанного сигнала. Выход
ненаправленного микропроводника, реагирующего на градиент давления 95 Dhona ior звука, исходящего в
любом направлении звуковой волны.
Это показывает, что два микрофона, создающие магнитное поле, имеют одинаковую чувствительность для O
= O проводника, установленного в указанном поле, и суб-
Эффективность энергетического отклика устройства, подвергающегося воздействию падающих звуковых
волн, и средства 100 однонаправленного микрофона для записи звуков, включая звук трубы, расположенной в
непосредственной близости от проводника, для обеспечения одинаковой вероятности распространения этих
звуков, реагируют на давление звуковой волны, как описано выше.
4 Микрофон по п. 1, 05 или 2, в котором трубка расположена в непосредственной близости от части ленты
микрофона, так что указанная часть реагирует на давление падающей звуковой волны, по существу, как
описано.
6 Микрофон, как указано в пункте 5b, может быть выполнен в следующем виде, и трубка в нем неплотно
упакована войлоком.
-1 405,497 405,497 5 7 Микрофон, как описано в любом из пунктов 2-6 настоящего патента и
проиллюстрировано на рисунках, в котором лента 1-5 на прилагаемых чертежах 10 установлена между
полюсными наконечниками, снабженными звукопроницаемыми отверстиями. Дата: 6 мая 1933 г.
и расположенные в основном так, как указано здесь, CARPMAELS & RANSFORD, агенты заявителей, 8
микрофонов в соответствии с любым из 24, Southampton Buildings, Лондон, вышеуказанные претензии в
основном так же, как W C 2.
Редхилл: Напечатано для типографии Его Величества компанией Love & Malcomson Ltd в 1934 году.
Соседние файлы в папке патенты